基于X射线光电子能谱定量分析金刚石自支撑膜高温石墨化

• 作者: 刘金龙 李成明 闫雄伯 陈良贤 魏俊俊
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 化学
• 关键词: 金刚石自支撑膜 石墨化 sp2/sp3杂化 红外透过率 晶界 热冲击
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 所属期刊栏目: 表面强化及功能化
• 页码范围: 139-146
• 页数: 8页
• 分类号: O657.62
• 字数: 5884字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.05.021

摘要

目的 针对金刚石红外窗口在高温环境下的石墨化失效问题进行研究.方法 使用等离子体电弧发生器对CVD金刚石自支撑膜进行1500～1800℃热冲击实验,双面抛光后,采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对热冲击后的金刚石膜进行表征,着重通过X射线光电子能谱仪(XPS)对键合特征的演变与热冲击温度之间的关系进行分析.结果 热冲击后金刚石膜中的石墨主要存在于晶界处,晶界石墨化过程随温度升高而加快,并致使红外透过率损失.在C1s结合能谱峰解析中,对比了一般的双峰拟合与改进的三峰拟合两种方法,通过引入AC成分,解决了双峰拟合中sp3与sp2两峰位的结合能差 ΔEB不固定的问题.AC成分的出现是由于碳原子没有形成完美的等性sp3电子轨道杂化方式引起的,主要存在于金刚石膜重构表面以及原子排列紊乱的晶界处,通过对比AC成分与sp3成分含量之间的固定关系,论证三峰拟合的合理性.根据键合特征演变与红外吸收变化获得的金刚石膜石墨化活化能分别为227 kJ/mol和250 kJ/mol,结果一致性较好.结论晶界石墨化是导致热冲击后金刚石膜红外透过性能损失的主要原因,建立了热冲击温度与红外透过率及sp2碳含量之间的关系.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	魏俊俊	北京科技大学新材料技术研究院	32	112	5.0	9.0
2	李成明	北京科技大学新材料技术研究院	71	480	12.0	19.0
3	陈良贤	北京科技大学新材料技术研究院	34	69	4.0	5.0
4	刘金龙	北京科技大学新材料技术研究院	34	82	5.0	7.0
5	闫雄伯	北京科技大学新材料技术研究院	5	8	2.0	2.0